一個(gè)求深部含水層滲透系數(shù)的實(shí)例

龔雯任恩

（四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院 四川 成都 610061）

0 引言

水利水電工程抽水試驗(yàn)的主要任務(wù)是測(cè)定含水層的滲透系數(shù)。為計(jì)算單井涌水量提供依據(jù)。在抽水試驗(yàn)前，根據(jù)試驗(yàn)地段的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件做好設(shè)計(jì)工作至關(guān)重要，在本工程中我們采用單孔鉆孔抽水試驗(yàn)，從而測(cè)定了該含水層的滲透系數(shù)。

1 工程概況及場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

1.1 工程概況

該井位于新泰市放城鎮(zhèn)郗家峪村，地理坐標(biāo)為東經(jīng)117° 33′21.7″，北緯35°40′06.1″，井口標(biāo)高231m，地處魯中南中低山地貌單元的新泰斷陷盆地南部邊緣的次級(jí)溝谷谷地中，地勢(shì)上總體較平緩開闊，其南北兩側(cè)低山、丘陵山峰海拔高程350～600m，與山腳的相對(duì)高差約120～330m。

1.2 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

根據(jù)地面調(diào)查和鉆井揭露，地層自上而下可分為第四系（Q4）和奧陶系中統(tǒng)（O2）。主要巖性是深灰色、灰白色致密厚層狀純灰?guī)r夾薄層泥質(zhì)灰?guī)r、豹皮灰?guī)r。巖溶發(fā)育，是地下水賦存的良好地段。

2 水文地質(zhì)條件

該井所處的水文地質(zhì)單元為“魯中南中低山丘陵、山前沖積扇平原地下水資源區(qū)，魯山背斜悲翼單斜構(gòu)造地下水資源亞區(qū)”之泗水-平邑谷地水文地質(zhì)區(qū)。

受地質(zhì)構(gòu)造、地貌及地表、地下分水嶺的控制，形成具有完整、統(tǒng)一的補(bǔ)給、徑流、排泄條件的獨(dú)立水文地質(zhì)單元[1]。該谷地呈西北、東南向展布，自平邑向西北經(jīng)泗水縣至東風(fēng)；自平邑向東南沿河經(jīng)地方延入臨沂幅。谷地南北變質(zhì)巖組成的低山丘陵區(qū)為本谷地地下水的間接補(bǔ)給區(qū)，地下水受大氣降水補(bǔ)給，自分水嶺向谷地方向運(yùn)動(dòng)，并沿途補(bǔ)給各類型地下水。泗河與河河谷及其沖、洪積層為谷地內(nèi)各類地下水之匯集中心，本區(qū)地下水與河水關(guān)心密切，根據(jù)77年長(zhǎng)期觀測(cè)資料繪制的等水位線圖明顯反映了第四系潛水補(bǔ)給河水。

圖1 水文地質(zhì)圖

表1 抽水試驗(yàn)結(jié)果

該井所處的次級(jí)水文地質(zhì)單元為泗水—平邑谷地水文地質(zhì)區(qū)的支流谷地（圖1），為平邑-泉林徑流排泄區(qū)其東以柏林-銅石阻水?dāng)鄬?，西介為?dú)角-梁邱斷層。地下水流向?yàn)樽员毕蚰稀?/p>

3 水文地質(zhì)參數(shù)的計(jì)算

3.1 試驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)時(shí)，抽水孔以設(shè)計(jì)的流量向外抽水時(shí)，在抽水孔影響半徑以內(nèi)會(huì)形成一降落。通過(guò)觀測(cè)抽水量，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)觀測(cè)到水位。利用穩(wěn)定流理論，依據(jù)裘布衣理論計(jì)算完整井單孔抽水計(jì)算公式計(jì)算出滲透系數(shù)。

3.2 水文地質(zhì)滲透系數(shù)計(jì)算

為了計(jì)算水文地質(zhì)參數(shù)，確定該井的滲透系數(shù)，洗井結(jié)束后，進(jìn)行抽水試驗(yàn)。根據(jù)不同的抽水量和降深來(lái)求滲透系數(shù)，抽水試驗(yàn)結(jié)果見表1。

本井為承壓水完整井，承壓水完整井的示意圖見圖2。

圖2 完整井示意圖Fig2 Full well schematic

承壓水完整井采用的計(jì)算公式為：

式中：K——滲透系數(shù)，m/d；

Q——抽水量，m3/d；

M——承壓水含水層厚度，（m）；

R——影響半徑（m）；

r——井半徑（m）。

圖3 Q、S～t曲線Fig3 Q,S～t curve

根據(jù)三次降深抽水試驗(yàn)：S1為99.43m，Q1為603.33m3/ d；S2為59.9m，Q2為507.77m3/d；S3為23.0m，Q3為294.11m3/ d。將各參數(shù)代入上式可得：K1=0.60m/d，R1=771.12m；K2= 0.81m/d，R2=537.79m；K3=1.10m/d，R3=241.36m；平均滲透系數(shù)K=0.84m/d，即9.72×10-4cm/s，屬中透水性。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可以畫出抽水試驗(yàn)曲線（圖3、圖4）。

圖4 Q～s關(guān)系曲線Fig4 Q～s curve

4 結(jié)論

在抽水試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)注意以下工作：

4.1 試驗(yàn)前應(yīng)注意洗孔，洗孔應(yīng)達(dá)到水清砂盡，無(wú)沉淀，洗孔工作沒作好，會(huì)造成測(cè)得的滲透系數(shù)偏小甚至導(dǎo)致試驗(yàn)失??；

4.2 試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)邊測(cè)讀流量和降深，邊繪制Q～s關(guān)系曲線，一旦發(fā)現(xiàn)Q～s關(guān)系曲線反常，如Q～s關(guān)系曲線呈反拋物型，應(yīng)查明原因，必要時(shí)重做；

4.3 試驗(yàn)中抽水設(shè)備及電力設(shè)備要有富余，以防出現(xiàn)意外，影響試驗(yàn)進(jìn)行。

［1］工程地質(zhì)手冊(cè)[M].4版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

［2］陳雨孫，顏旺志.抽水試驗(yàn)原理與參數(shù)測(cè)定[M].北京:水利電力出版社，1985.

［3］DL/T5213-2005水電水利工程鉆孔抽水試驗(yàn)規(guī)程[S].北京：中國(guó)電力出版社，2005.